基于感應線圈的道路車輛識別方法 畢業(yè)設計

1、摘 要近年來, 隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，機動車輛擁有量也在急劇增長，交通流量日益增大，了解路況交通實時信息讓司機選擇道路通暢的路段是解決道路擁堵問題的一個重要手段。因此，研究開發(fā)適合我國交通現(xiàn)狀和具有穩(wěn)定性好的檢測設備變得尤為重要。本文研究和提出了一種基于感應線圈的道路車輛識別方法，該方法利用感應線圈車輛檢測器對車輛的電磁感應特性進行數(shù)據(jù)采集，通過對振蕩器的頻率計數(shù)獲得通行車輛的信息（車流量包括車速及通過車輛的個數(shù)），再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偪刂破鳌Ｐ盘柈a生電路采用LC電容三點式振蕩電路，此電路主要用來產生正弦信號，適用于幾十千赫至幾百千赫的頻率范圍內，由于51系列單片機測頻范圍有限，本系統(tǒng)選用分

2、頻器HCF4040對振蕩電路頻率分頻后再進行測量。 此外，本文的另外一個重點是實測數(shù)據(jù)的分析。本文以大量實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析了車輛通過線圈上方時，車輛檢測器中LC振蕩電路頻率的變化情況，找出了車輛通過時振蕩頻率變化的最佳閾值，并且實地驗證了結果的可行性?；贚C振蕩電路與51系列單片機組成的環(huán)形線圈檢測器，不僅經濟，還能夠保證系統(tǒng)的檢測精度和抗干擾性，為進一步應用于實際打下了堅實的基礎。關鍵詞：環(huán)形線圈傳感器；LC振蕩電路；51單片機；數(shù)碼顯示AbstractIn recent years，the quantity of vehicles and the traffic flow increa

3、se rapidly with the development of China economy. So it is important for the drivers to know the real-time information of the traffic system. Therefore，it is also very important to research a stable equipment which can detect the traffic situation.This paper provides a device of vehicle and its velo

4、city detection based on an induction loop sensor，The device collects the data of electromagnetic induction characteristics with the inductive loop sensor. This device can obtain the information of vehicles by measuring the frequency of the oscillator circuit，then transmits the data to the total cont

5、rolling center.The signal circuit of the device adopts LC oscillator circuit，and this oscillator circuit is mainly used to produce sinusoidal signal，and the frequency of the sinusoidal signal is between scores of kHz to hundreds of kHz. Because of the frequency-measurement limit of the MCU, the syst

6、em selects the frequency divider HCF4040 in order to easily measure the frequency.Furthermore, another emphasis of this paper is the practical measurement analysis. This paper is based on much practical data，and analyzes the frequency change of the vehicle detector when vehicles traveling through th

7、e loop. This paper also identifies the optimal threshold of frequency changing when the vehicles passes and verify the theoretical feasibility.The inductive loop vehicle detector which is based on LC oscillator circuit and MCU, is economic, accurate and stable. It laid a solid foundation for further

8、 practical application.Keywords：Circular coil sensor；LC oscillator circuit；51 Series MCU；Digital display;目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc265486202 第1章 序言 PAGEREF _Toc265486202 h 1 HYPERLINK l _Toc265486203 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc265486203 h 1 HYPERLINK l _Toc265486204 1.2 課題研究的目的和意義 PAGEREF _Toc26

9、5486204 h 2 HYPERLINK l _Toc265486205 1.3 課題研究的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc265486205 h 2 HYPERLINK l _Toc265486206 1.4 本文主要研究內容 PAGEREF _Toc265486206 h 3 HYPERLINK l _Toc265486207 第2章 系統(tǒng)總體設計 PAGEREF _Toc265486207 h 4 HYPERLINK l _Toc265486208 2.1 車輛檢測原理 PAGEREF _Toc265486208 h 4 HYPERLINK l _Toc265486209 系統(tǒng)硬件框

10、圖 PAGEREF _Toc265486209 h 6 HYPERLINK l _Toc265486210 雙線圈車速檢測 PAGEREF _Toc265486210 h 6 HYPERLINK l _Toc265486211 第3章 硬件設計 PAGEREF _Toc265486211 h 8 HYPERLINK l _Toc265486212 3.1 LC振蕩電路設計 PAGEREF _Toc265486212 h 8 HYPERLINK l _Toc265486213 3.1.1 工作原理 PAGEREF _Toc265486213 h 9 HYPERLINK l _Toc2654862

11、14 3.1.2 振蕩頻率和起振條件 PAGEREF _Toc265486214 h 9 HYPERLINK l _Toc265486215 3.2 檢測線圈設計 PAGEREF _Toc265486215 h 10 HYPERLINK l _Toc265486216 3.3 電阻參數(shù)計算 PAGEREF _Toc265486216 h 10 HYPERLINK l _Toc265486217 3.4 波形變換電路 PAGEREF _Toc265486217 h 11 HYPERLINK l _Toc265486218 3.5 分頻電路設計 PAGEREF _Toc265486218 h 11

12、 HYPERLINK l _Toc265486219 測頻電路及顯示電路設計 PAGEREF _Toc265486219 h 12 HYPERLINK l _Toc265486220 3.7 485總線接口電路 PAGEREF _Toc265486220 h 12 HYPERLINK l _Toc265486221 第4章 系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc265486221 h 15 HYPERLINK l _Toc265486222 4.1 系統(tǒng)軟件總體框圖 PAGEREF _Toc265486222 h 15 HYPERLINK l _Toc265486223 4.2 頻率測量 PA

13、GEREF _Toc265486223 h 15 HYPERLINK l _Toc265486224 4.3 車流量檢測 PAGEREF _Toc265486224 h 16 HYPERLINK l _Toc265486225 4.4 車輛速度的測量 PAGEREF _Toc265486225 h 17 HYPERLINK l _Toc265486226 4.5 顯示電路軟件設計 PAGEREF _Toc265486226 h 19 HYPERLINK l _Toc265486227 4.6 485通信軟件流程 PAGEREF _Toc265486227 h 19 HYPERLINK l _T

14、oc265486228 第5章 試驗結果分析 PAGEREF _Toc265486228 h 21 HYPERLINK l _Toc265486229 第6章 總結和展望 PAGEREF _Toc265486229 h 25 HYPERLINK l _Toc265486230 6.1 全文總結 PAGEREF _Toc265486230 h 25 HYPERLINK l _Toc265486231 6.2 展望 PAGEREF _Toc265486231 h 25 HYPERLINK l _Toc265486232 6.3 經濟效益 PAGEREF _Toc265486232 h 26 HYP

15、ERLINK l _Toc265486233 致 謝 PAGEREF _Toc265486233 h 27 HYPERLINK l _Toc265486234 參考文獻 PAGEREF _Toc265486234 h 28 HYPERLINK l _Toc265486235 附錄 元件清單 PAGEREF _Toc265486235 h 31 HYPERLINK l _Toc265486236 附錄 總電路圖 PAGEREF _Toc265486236 h 33 HYPERLINK l _Toc265486237 附錄 程序清單 PAGEREF _Toc265486237 h 34 第1章 序

16、言近年來，隨著我國經濟的高速發(fā)展和汽車數(shù)量的增多，城市交通堵塞問題越來越嚴重。為了解決我國城市的交通問題，改善交通系統(tǒng)的性能，一方面，人們需要不斷修建新道路；另一方面，人們開始利用現(xiàn)代科技手段科學合理地組織交通，最大限度的挖掘現(xiàn)有交通設施的潛力，以進一步提高道路通行能力。經過長期和廣泛的研究，智能交通系統(tǒng)(ITS)成為公認的解決交通問題的最有效手段。1.1 課題背景在這個科學技術和世界經濟飛速發(fā)展的時代，交通系統(tǒng)的空前發(fā)展是必然的，也是經濟繼續(xù)持續(xù)發(fā)展的基礎。交通運輸在經濟和社會發(fā)展中起著舉足輕重的作用，隨著交通需求急劇增長，交通運輸所帶來的交通擁堵，交通事故等負面效應也日益突出，交通問題逐漸

17、成為經濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。因此為解決交通擁擠阻塞，交通事故頻發(fā)，交通污染嚴重，能源短缺等世界性問題，本世紀80年代末90年代初出現(xiàn)了智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Transport System)，許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家相繼提出各自的發(fā)展戰(zhàn)略，并試圖通過發(fā)展ITS帶動本國基于車輛、通訊、電子、計算機以及網絡等高新技術的經濟大發(fā)展。ITS通過對有關交通信息的實時采集、傳輸和處理，并借助多種手段和設備，把握當前交通運行狀況和預測未來的交通狀況，對各種交通情況進行處理，通過有力的信息交流手段，使用戶迅速獲知交通信息，從而有效地提高了交通效率和安全，并使交通設施得到充分利用

18、，實現(xiàn)交通運輸?shù)募s式發(fā)展。它是在較完善的道路設施基礎上，將先進的電子技術、信息技術、傳感器技術和系統(tǒng)工程技術集成運用于交通管理所建立的一種實時、準確、高效、大范圍、全方位發(fā)揮作用的交通運輸管理系統(tǒng)。它是充分發(fā)揮現(xiàn)有交通基礎設施的潛力，提高運輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠的有力措施。車輛檢測屬于交通信息采集系統(tǒng)是高速公路和城市道路監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的基本組成部分，交通信息采集系統(tǒng)技術水平的高低直接影響到高速公路和城市道路監(jiān)控系統(tǒng)的整體運行和管理水平。近10年來，微電子技術的革命和近年來智能車路系統(tǒng)(IVHS-Intelligent Vehicle Highway Systems)的飛速發(fā)展

19、已經大大改變了交通控制技術的性質。今天，像基于微處理器的信號控制設備，大范圍的車輛檢測器，光纖通信的網絡，強有力的計算機及用于工程模塊化的人工智能工具等都成為交通工程師實用且強有力的工具，可滿足智能車輛系統(tǒng)中不斷增加的實時控制的要求。1.2 課題研究的目的和意義車輛檢測器的種類很多，根據(jù)其檢測原理的不同，可分為超聲波檢測器、激光檢測器、雷達檢測器、視頻檢測器、環(huán)形線圈檢測器等。各式車輛檢測器中，以環(huán)形線圈車輛檢測器使用最廣、歷史最久，也被認為是價格低廉，準確度高，且積累了較多的經驗，雖然環(huán)形線圈檢測器有其安裝不方便的缺憾，但是，由于它具有檢測參數(shù)精度高、適用性強、可靠性高、漏檢率低、使用壽命長

20、、性能價格比合適等諸多優(yōu)點，這種檢測器仍然是目前用于高速公路控制系統(tǒng)最為廣泛、效果也較好的一種車輛交通信息檢測設備。1.3 課題研究的發(fā)展趨勢近年來，隨著高速公路和城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要，車輛檢測器已得到了廣泛的應用，同時車輛檢測技術也隨著傳感器技術，通信技術，計算機和人工智能等技術的發(fā)展而得到了迅速提高。現(xiàn)今的交通流檢測設備己經逐步由原來的埋設型轉向了非埋設型，由單一類型向多種組合類型發(fā)展。就安裝條件來說，有龍門架、天橋的地段可以使用超聲波、微波等設備；在己經有視頻監(jiān)控光纖傳輸?shù)穆范?，可增加檢測專用攝像頭實施視頻檢測；在其余路段可以使用微波側掛設備。就需求來說，超速抓拍可以使用線圈和微波

21、系統(tǒng)；公交車專用道以及某些車型車輛禁行路段的違章檢測可以使用超聲波檢測設備；對車型分辨要求較高(如需分辨客貨車等)，以及在擁堵情況下對流量檢測精度要求較高的交通流檢測可以使用超聲波檢測設備；需要配以直觀圖像時，可以選擇視頻檢測設備。由于現(xiàn)今的任何一種檢測器都不能完全達到交通監(jiān)控的全部要求，他們各自的優(yōu)缺點都十分明顯。所以當今的趨勢是一個功能完備的監(jiān)測系統(tǒng)必須是由多種檢測設備配合使用，相互取長補短。如北京四環(huán)路的交通流檢測，就采用了視頻、微波、超聲波等多種檢測器組成了完整的檢測系統(tǒng)。早在60年代末，70年代初國外的科學家就對車輛的自動識別進行了研究，由于受到當時技術發(fā)展的影響，曾采用彩色條形碼、

22、磁感應、攝像、照相、聲表面波等技術來實現(xiàn)車輛的自動識別，但都因現(xiàn)場的具體應用環(huán)境復雜，始終沒有解決系統(tǒng)識別精度不高，抗干擾性能差這一技術難題，因此沒有得到廣泛使用。進入80年代，隨著計算機技術和微波技術的迅猛發(fā)展，國外許多公司都在致力于采用微波反射調制技術來實現(xiàn)車輛自動識別的研究由于此項技術具有較高的抗干擾性能和較高的識別精度因而得到了廣泛的使用。綜上所述，各種交通信息采集系統(tǒng)的配合運用，以及光纖通信技術、計算機信息處理系統(tǒng)和人工智能技術的應用，必將使交通控制系統(tǒng)向大范圍、全方位、智能化和實時控制方向發(fā)展。1.4 本文主要研究內容本文研究內容是利用環(huán)形線圈作為道路交通檢測的傳感器，設計一種用于

23、車流量計數(shù)、車速等參數(shù)檢測的環(huán)形線圈道路交通檢測系統(tǒng)。它采用雙線圈檢測技術，與單線圈檢測器相比在車速的測量上精度更高。在硬件設計上我們利用電容三點式LC振蕩電路產生波形信號，采用分頻器HCF4040對波形分頻，最后選用AT89S52單片機作為主控制芯片，將數(shù)據(jù)上傳到總控制器。最后根據(jù)系統(tǒng)功能需求，完成各個部分的軟硬件設計。第2章 系統(tǒng)總體設計環(huán)形線圈檢測器是在同一車道的道路上埋設一組感應線圈。檢測器則是由檢測單元同環(huán)形線圈組成一個調諧電路，此電路的電感主要決定于環(huán)形線圈，與檢測器的振蕩回路一起形成LC諧振回路，當諧振回路中有電流通過環(huán)形線圈時，在其周圍形成一個電磁場，當車輛行至線圈上方時，車體

24、底盤產生自成回路的感應電渦流，渦流損耗環(huán)形線圈產生的電磁能，使環(huán)形線圈的電感量減少，振蕩頻率發(fā)生變化。只要檢測到此頻率的變化，就可以檢測到車輛的通過信息，并完成車流量及車速的統(tǒng)計。系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示。 系統(tǒng)原理框圖2.1 車輛檢測原理當車輛經過環(huán)形線圈上方時，渦流效應會使環(huán)形線圈的電感量發(fā)生變化，即車輛接近環(huán)形線圈時，電感量減小，在整個車輛通過的過程中，頻率將變化，當車輛離開線圈后，電感恢復到沒有車輛時的數(shù)值。環(huán)形線圈與車輛的等效電路如下圖所示。 感應線圈等效電路圖設環(huán)形檢測線圈參數(shù)為：線圈電感，決定于線圈幾何尺寸及匝數(shù)；線圈電阻；線圈阻抗，；車輛渦流回路中的等效電阻；車輛渦流回路中的

25、等效電感；互感系數(shù)，取決于線圈與車輛靠近程度。根據(jù)基爾霍夫定律，存在如下關系: （2.1） （2.2）由式（2.1）、（2.2）可得 （2.3） （2.4）由（2.3）可得電感線圈總阻抗為 （2.5）可知此時線圈的等效電感： （2.6）由上式（2.6）可見電路參數(shù)為的函數(shù)，電路振蕩頻率取決于環(huán)形線圈的等效電感和電容，即，當為常數(shù)，電路中振蕩頻率取決于線圈等效電感。當線圈磁場內無車輛存在時，有 =0，=，：當車輛靠近線圈時，將變大，變小，變大；反之，當車輛遠離線圈時，將變小，變大，變?。灰虼?，利用此變化規(guī)律，即可檢測車輛個數(shù)。由于本設計應用兩個環(huán)形線圈，只要兩線圈之間的距離固定，檢測車輛通過線圈

26、1與線圈2之間的時間，即可計算出車輛的通過速度。 系統(tǒng)硬件原理框圖本頻率采集模塊的工作原理如下：利用經典的LC振蕩電路產生正弦信號，利用三極管對正弦波進行波形轉換，使其輸出方波信號，由于產生的頻率很大，所以必須通過分頻器將其頻率變小，利用單片機對輸出頻率較低的頻率信號進行測量。數(shù)據(jù)結果通過485總線將數(shù)據(jù)傳送到總控制端，然后再由總控制端將信息傳送給各個司機，使各個司機能夠了解各個路口的道路車輛通行情況。傳統(tǒng)的環(huán)形線圈檢測器為了準確測量車速，通常要在車流方向埋設兩個性能相同的環(huán)形線圈，線圈中心距為35米。當車輛分別經過兩個線圈時，由于線圈電感量的變化，車輛的通過狀態(tài)將被檢測到，同時狀態(tài)信號傳輸給

27、車輛檢測器，由此進行頻率采集和分析，并利用車輛通過兩個線圈的時間差來計算車速。雙線圈檢測的原理圖如圖所示。 雙線圈檢測示意圖當車輛通過兩個相鄰的環(huán)形線圈時，車輛檢測器可以分別獲得兩個時刻和，再由兩相鄰線圈的實際距離，就可以檢測到車輛通過的速度值： ()第3章 硬件設計硬件設計主要包括LC振蕩電路、波形變換電路及分頻電路，利用這些電路完成車輛信號的采集工作，單片機系統(tǒng)對此信號進行分析處理，得出車輛計數(shù)結果與車輛平均通行速度，然后將數(shù)據(jù)結果經由485現(xiàn)場總線傳向總控制端。車流量采集系統(tǒng)硬件框圖如圖3.1所示。 系統(tǒng)硬件原理框圖 LC振蕩電路設計在實踐中，廣泛采用各種類型的信號產生電路，就其波形來說

28、，有正弦波或非正弦波兩種形式。環(huán)形線圈車檢器的振蕩電路模塊實際上也就是正弦波信號的產生電路，正弦信號產生電路主要有兩種：RC振蕩電路以及LC振蕩電路。后一種振蕩電路主要用來產生高頻正弦信號，適用于幾十千赫至幾百兆赫的頻率范圍，因而在車輛檢測器中得到應用。本設計選用電容三點式LC振蕩電路基本形式，。 振蕩電路圖.1 工作原理根據(jù)正弦波振蕩電路的判斷方法，由圖3.2所示，電路中包含了放大電路、選頻網絡、反饋網絡和非線性元件（晶體管）四個組成部分，而且放大電路能夠工作在放大狀態(tài)下。分析過程：首先斷開反饋網絡，加頻率為輸入電壓，給定其極性，判斷出從上所獲得的反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦

29、波振蕩的相位條件，各點瞬時極性如圖中所標注。只要電路參數(shù)選擇得當，電路就可滿足幅值條件，而產生正弦波振蕩。.2 振蕩頻率和起振條件當由、和所構成的選頻網絡的品質因數(shù)遠大于1時，振蕩頻率為： （3.1）設和的電流分別為和，則反饋系數(shù) （3.2）電壓放大倍數(shù) （3.3）在空載情況下，由上式（3.3）中集電極等效負載 （3.4）根據(jù) ，利用式（3.3）和（3.4），可得起振條件為 （3.5）若增大，則一方面反饋系數(shù)數(shù)值隨之增大，有利于電路起振；另一方面，它又使減小，從而造成電壓放大倍數(shù)數(shù)值減小，不利于電路起振。因此，既不能太大，又不能太小，具體數(shù)值應通過實驗來最終確定。3.2 檢測線圈設計 線圈實物

30、圖本設計中線圈匝數(shù)為10，直徑為8cm，電感量為30。3.3 電阻參數(shù)計算的683J獨石電容，三極管為9013 NPN型三極管，放大倍數(shù)為185。由式（3.1）可計算得到： （3.6）反饋系數(shù)： （3.7）現(xiàn)假設的電阻為200，為1k；由于當時，獲得最大不失真輸出電壓。此時，則，所以3.8/1.2，所以設定。3.4 波形變換電路 正弦波轉換為方波電路由圖3.4所示，由于當，且時，進入截止區(qū)的條件，由于輸出電壓與上電壓的變化相位相反，從而導致波形產生頂部失真；當，時，輸出波形產生底部失真。因此電路輸出為方波。3.5 分頻電路設計HCF4040是12位二進制串行計數(shù)器，所有計數(shù)器位為主從觸發(fā)器。計

31、數(shù)器在時鐘下降沿進行計數(shù)，RESET為高電平時，對計數(shù)器進行清零。由于在時鐘輸入端使用斯密特觸發(fā)器，對脈沖上升和下降時間無限制。所有輸入和輸出均經過緩沖。HCF4040功能表如表所示。 HCF4040功能表管腳特點功能9,7,5,4,6,13, 12,14,15,1,2,3，Q1 to Q1212個分頻輸出11RESET復位輸出10輸入脈沖8VSS負電源16VDD正電源測頻電路及顯示電路設計測量電路由單片機外部中斷引腳INT1、INT0來完成；顯示電路由八個數(shù)碼管顯示，前四位顯示車流量，后四位顯示車輛速度。測頻電路及顯示電路如圖3.5所示。 測頻電路及顯示電路3.7 485總線接口電路與傳統(tǒng)的

32、RS-232協(xié)議相比，其在通信速率、傳輸距離、多機通信等方面，均有了非常大的提高，已經足以滿足多數(shù)工業(yè)通信的需要，因此得到了十分廣泛的應用。MAX485是一款低功耗RS-485/RS-422標準接口電路。包含一個驅動器和一個接收器。MAX485的驅動器擺率不受限制，可以實現(xiàn)最高2.5Mbps的無差錯數(shù)據(jù)傳輸。收發(fā)器空載或滿載狀態(tài)下吸收電流僅為120-500uA之間，收發(fā)器在5V電源下工作。MAX485是通過兩個引腳RE（2腳）和DE（3腳）來控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。當RE為低電平時，MAX485數(shù)據(jù)輸入有效；當DE為高電平時，MAX485數(shù)據(jù)輸出有效。在半雙工使用中，通常可以將這兩個腳直接相連，

33、然后由PC或者單片機輸出的高低電平就可以讓MAX485在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉換了。 MAX485引腳說明管腳名稱功 能1RO接收器輸出，若AB 200mV，則RO為高電平；若A 20，即可判斷有車輛通過。車流量檢測流程圖。 車流量檢測的流程圖4.4 車輛速度的測量車體切割磁通線，在車體內將產生渦流，渦流對環(huán)形線圈的磁場有去磁作用，從而使環(huán)形線圈的電感量減少，進而改變LC振蕩電路的諧振頻率。檢測電路通過檢測振蕩電路頻率值的變化，即可判斷車輛通過狀況，通過軟件設計，利用定時器對車輛通過兩線圈的時間計時，計算車輛速度。t1t0t1t0線圈1線圈2線圈1線圈2 L1L0L1L0 測量車輛速度和長度原理

34、圖測量出車輛從進入線圈1到進入線圈2的時間間隔t0，進入線圈2到離開線圈2的時間間隔t1，在已知線圈的寬度為L0，線圈間距為L1的情況下，則車速為: （）現(xiàn)設定兩個線圈之間的距離為1m，則只需測得車輛經過兩線圈之間的時間即可，本設計利用定時器0計時。當車輛經過線圈1時，打開定時器0，開始計時，當車輛經過線圈2時，關閉定時器0，該定時器的初值也同時設為50ms計時，當有一次溢出中斷時，參數(shù)A加1，當測時結束時，時間等于： T=TL0+256*TH0+50*A（） （）則車輛速度為： V=1(m)/T() （）。 車輛速度計算流程圖4.5 顯示電路軟件設計本設計利用2個4位數(shù)碼管進行顯示輸出，前四

35、位顯示車輛的速度，后四位顯示經過的車輛數(shù)，數(shù)碼管使用三極管驅動，單片機P1口接入數(shù)碼管的段選a-g，P2口接入數(shù)碼管的位選端；。 顯示電路流程圖4.6 485通信軟件流程本設計中，由于單片機的T1和T0都已經被使用，所以使用T2作為單片機的波特率發(fā)生器；同時由于T2的有效脈沖是每個機器周期1次，所以使用T2可以獲得更高的可控通信波特率，而且誤差很小，波特率設定為9600bit/s。 T2作為波特率發(fā)生器時，串行口可以工作在工作模式1、3下，設置方式如下。1）初始化串行口2）設置TCLK=1和RCLK=1。3）設置C/ =0。4）設置RCAP2H和RCAP2L初始值。5）啟動T2485通信。 4

36、85通信流程圖第5章 試驗結果分析硬件實物如圖5.1，由圖可見總體電路包括一個單片機，兩個振蕩電路，兩個分頻電路，兩個感應線圈，兩個四位共陽數(shù)碼管，以及一些電阻，電容等，兩線圈之間的固定距離為1m。 總體實物圖系統(tǒng)調試結束后，開始測試功能，如下圖5.3所示，拿小鋁盒視為車輛的底盤（即是導體），右手拿著鋁盒，左手拿著秒表，右手拿著鋁盒在線圈1經過，同時左手開始計時，此時數(shù)碼管后四位加1，即顯示通過車輛數(shù)為1。 鋁盒經過線圈1時現(xiàn)象。 鋁盒經過線圈2時的現(xiàn)象。 鋁盒經過線圈1和線圈2之間的時間因為S=1m，測得T=6.38s，則V=1/6.38=0.156m/s，而實際測量為0.15m/s，結果比

37、較準確，由于右手通過線圈1和左手計時之間一定會存在誤差，并且通過線圈2和停止計時還存在一些誤差，所以存在誤差是必然的。經過15次測試，測量出導體通過兩線圈的時間，并且計算速度， 將所得中。表5.1 測試結果車輛（個數(shù)）距離（m）時間（s）速度（m/s）112131415161718191101111121131141151根據(jù)表5.1得出環(huán)形線圈之間距離的。圖5.5 測量值與實際值的關系通過上圖可以看出測量值與實際值的誤差。1誤差存在的原因：在測量中，在右手通過線圈1和左手計時期間必然不會正好同步，所以一定會存在計時誤差，同理，在通過線圈2和停止計時期間，也會存在同樣的誤差。2在測量時遇到的問

38、題：在測量時，有時會出現(xiàn)誤檢或漏檢的問題，但是概率很小，能夠達到任務書中的要求，由于感應頻率與線圈的磁感應強度有關，不同的導體經過線圈，渦流效應使感應線圈電感量變化差異很大，致使有時出現(xiàn)誤檢和漏檢現(xiàn)象。第6章 總結和展望6.1 全文總結車流量檢測是綜合應用先進的信息、通信、網絡、自動控制、交通工程等技術，改善交通運輸系統(tǒng)的運行情況，提高運輸效率和安全性，減少交通事故，降低環(huán)境污染，從而建立一個智能化的、安全、便捷、高效、舒適、環(huán)保的綜合運輸體系。智能交通系統(tǒng)利用先進的科學技術在道路、車輛和駕駛人之間建立起智能的關系。是未來道路交通管理發(fā)展的方向。本文著眼于系統(tǒng)中最基本的組成單元環(huán)形線圈車輛檢測

39、器展開研究。本論文以研究現(xiàn)有車輛檢測系統(tǒng)車輛的個數(shù)以及車輛速度作為根本出發(fā)點，在實際的研究過程中，進行了理論分析和實際測試，對車流量監(jiān)測技術進行了深入系統(tǒng)的分析與研究，研究結論主要有以下幾個方面：（1）論文提出了基于雙線圈的車輛檢測系統(tǒng)的功能需求分析、硬件及軟件設計框架，論文在分析環(huán)形線圈的基本組成及其檢測原理的基礎上，確定了該系統(tǒng)的工作原理，提出了線圈車輛檢測系統(tǒng)的設計需求，在硬件設計的基礎上，根據(jù)線圈檢測器程序設計的需求分析，確定了車輛檢測程序的各輸入輸出數(shù)據(jù)類型、格式、數(shù)值范圍、精度等；（2）本論文研究了一種根據(jù)線圈頻率變化來檢測車速的方法。并且運用HCF4040分頻器對頻率進行分頻，不

40、僅以便于測量，并且能夠達到標準。本文深入研究車輛通過線圈時，頻率的變化規(guī)律，通過試驗與調試，得到了能夠符合檢測要求的頻率范圍，以及一些參數(shù)的設定。本文設計的基于雙線圈的車輛識別系統(tǒng)克服了外界天氣的影響，大大提高了識別率，并且系統(tǒng)結構簡單。6.2 展望盡管論文在基于雙線圈的車流輛檢測取得了一些研究成果，但是鑒于研究內容涉及面廣、難度高，以及作者自身水平和精力的限制，研究工作還需要在以下方面繼續(xù)完善和探索：（1）該系統(tǒng)只是一個試驗的小系統(tǒng)，并沒有在實際道路上進行測量，只是在理論上有了一定的分析，在小系統(tǒng)上能夠完成任務，若想用到實際中，還需要進一步的考慮實際的一些問題，在經濟和實用方面應該考慮的更多

41、一些，所以下一步工作重點應該是放到實際中，檢測在實際檢測中是否能夠達到標準，達到要求。（2）由于導體與檢測線圈距離不同所產生的渦流效應也不同，進而使得頻率變化范圍也很大，又因為車輛底盤結構不均，檢測也會產生一些意想不到的問題，大大降低了車輛的識別率，以及速度的測量，影響了系統(tǒng)實際應用前景。由于本人知識面、經驗及能力等方面有所不足，錯誤和不當之處在所難免，懇請各位老師指正。6.3 經濟效益本設計單片機使用51單片機，價格經濟實惠，并且完全能夠達到任務要求，與ARM板相比，雖然并沒有ARM那樣精準，但是51單片機足以完成相應的功能，本設計中應用三個定時器，兩個用于定時作用，另外一個定時器T2用于通

42、信，本設計中充分使用了定時器，完全符合經濟原則。致 謝本論文是在指導教師于春和副教授的悉心指導下完成的，在此十分感謝于老師在本次畢業(yè)設計中給我的那么多的幫助，在于老師的悉心教導下，我學到了很多的知識，那是從書本上無法學到的，無論是技術層面上的問題，還有做人的道理，我都受益匪淺。在此，我還必須感謝我的父母，如果沒有他們，我就不可能走進這個世界，更不用提走入大學，感謝他們對我20多年無微不至的照顧，謝謝他們。都說人多力量大，畢業(yè)設計中，必然少不了同學之間的互幫互助，我的畢業(yè)設計也必須少不了朋友的幫助，謝謝那些幫助我的所有人，謝謝你們，在你們的幫助下，我發(fā)現(xiàn)我學會了很多，不僅在知識上，還有為人處事，

43、應變能力等等，衷心的感謝你們。參考文獻1 周宇輝. 走進智能交通系統(tǒng)J商用汽車20032 陽紅. 發(fā)展我國智能交通系統(tǒng)之我見J現(xiàn)代電子技術20033 TMartin，Yuq iFeng，Xiaodong WangDetector TechnologyEvaluationJUniversity of Utah Traffic LabNovember 20034 蔡文沁. 我國智能交通系統(tǒng)發(fā)展的戰(zhàn)略構想J交通運輸系統(tǒng)工程與信息20035 姜紫峰, 譚光麗車輛檢測器的進展J公路交通科技1996 6 李志恒, 王振群單線圈模式下交通參數(shù)估計研究J交通運輸系統(tǒng)工程與信息20037 宋燕銘. 高速公路不停

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